11/04/19

Qualche considerazione (anche personale) su una CONFERMA fantastica *

Qualche commento, puntualizzazione e tentativo di chiare meglio una certa confusione mediatica. La cosa migliore, per chi vuole veramente capire ciò che si è ottenuto, è leggere gli articoli inseriti nell'articolo precedente. Ma non è impresa semplice...

Diciamo subito che l'operazione buco nero è stata un'impresa corale, a cui hanno partecipato più di 200 ricercatori. A ognuno, particolarmente abile nel proprio campo, un compito specifico. Alcuni hanno fatto solo lavoro di “preziosa” manovalanza, altri di analisi del segnale e tante altre varie cose. Le veri menti pensanti si riducono di molto e si contano probabilmente sulle dita di una mano. Non é strano, quindi, se alcuni che sono stati partecipanti a tutti gli effetti spieghino la faccenda, straordinariamente complessa, in modo spesso rozzo e un po' confusionario. Scrivo queste parole solo perché qualcuno si è lamentato delle frasi dette durante la trasmissione in diretta... Parliamoci chiaro... chi ha lavorato sodo sulla pura tecnologia probabilmente ha una visione dello scopo finale dell'impresa non molto superiore a quella di un qualsiasi scienziato che si dedichi ad argomenti completamente diversi.

Nell'astrofisica odierna, la stragrande maggioranza delle volte, si osserva un fenomeno, magari del tutto imprevisto, e poi si costruisce un modello che cerchi di simulare la realtà, magari giocando un poco con i parametri meno conosciuti. In questo caso si è fatto proprio il contrario! Si è partiti da un modello basato solo su una teoria e si è finalmente visto, in diretta l'oggetto simulato. In questo secondo caso sarebbe molto difficile ritoccare la realtà per farla tornare con i modelli. Al limite si potrebbero ritoccare i modelli, ma non sembra proprio che ce ne sia bisogno. Almeno per adesso... perché c'è sempre chi spera di trovare una falla nella Relatività, magari sognando di prendere un Nobel proprio dove non era riuscito nemmeno il grande ideatore di tutto.

Una simulazione del buco nero di M87 eseguita prima di osservarlo. Sembra proprio che sia stato fatta a posteriori, abbellendo l'immagine reale. Fonte: Bronzwaer/Davelaar/Moscibrodzka/Falcke/Radboud University
Una simulazione del buco nero di M87 eseguita prima di osservarlo. Sembra proprio che sia stata fatta a posteriori, abbellendo l'immagine reale. Fonte: Bronzwaer/ Davelaar/ Moscibrodzka/ Falcke/ Radboud University

E non vorrei più sentire parlare di Einstein capace solo di “rubare” un'equazione di qua e una teoria matematica di là... anche Leonardo e Michelangelo usavano gli attrezzi o i colori già scoperti da altri, ma solo loro hanno dipinto la Gioconda o scolpito il Mosè...

Torniamo a noi e a questa straordinario lavoro di equipe. Otto radiotelescopi collegati tra loro in modo da creare una ragnatela di ricevitori grande come la Terra, sfruttando anche la rivoluzione del pianeta per variare la base, in grado di raggiungere una risoluzione fantastica (i buchi neri galattici sono piuttosto grandi, ma i milioni di anni luce sono un qualcosa di ben più enorme). Per dirla in parole povere, ma molto chiare: si è riusciti a leggere un giornale, esposto a New York, nientemeno che da Parigi!

La rete creata dai radiotelescopi utilizzati per l'impresa. Praticamente si estende su tutta la Terra formando un unico immenso strumento. Fonte: ESO/ L. Calçada
La rete creata dai radiotelescopi utilizzati per l'impresa. Praticamente si estende su tutta la Terra formando un unico immenso strumento. Fonte: ESO/ L. Calçada

Facciamo anche chiarezza su cosa è stato visto o sentito e quello che riporta l'immagine. Non pensiamo che quell'anello giallastro, quella ciambella quasi perfetta sia un qualcosa visto direttamente e facilmente. Attorno a un buco nero c'è di tutto e di più, materia che copre tranquillamente la sua presenza. Cosa c'è di più facile di coprire qualcosa che non può emettere luce? E' stato quindi necessario cercare di guardare solo in una lunghezza d'onda che permettesse di penetrare attraverso tutta quella sporcizia vagante e andare a guardare certe radiazioni che dovevano essere quelle previste dalla teoria. Nel far ciò pensate a quanto rumore si è dovuto scoprire e quanto difficile è stato rimuoverlo. Un rumore mai incontrato prima o, se preferite, del tutto trascurato prima per l'accuratezza necessaria ben più bassa. Nessuno aveva mai lavorato con questa risoluzione OBBLIGATORIA. Poi, il tutto, pulito e controllato, è stato trasformato in un'immagine comprensibile nella lunghezza d'onda del visibile.

La prima cosa che si nota è una parte dell'anello più brillante dell'altra parte. Nessun problema, tutto previsto, siamo di fronte a un buco nero di Kerr, un oggetto rotante, com'era abbastanza ovvio aspettarsi. Anche la forma ovoidale non è dovuta alla prospettiva della visione, ma alla rotazione.

Ma cosa vediamo veramente? Non è facile a dirsi, ma è l'ultima luce che riesce a scappare, l'ultimo grido della materia che sta per cadere nella zona senza ritorno. Una luce che si genera per la temperatura caldissima, miliardi di gradi. Ma cosa fa, in realtà, la luce che sta cadendo verso il buco nero o che riesce a scappare all'ultimo momento? Di tutto e di più... Ne abbiamo una vaga idea leggendo questo articolo dove si parla chiaramente di sfera fotonica. Ecco, forse sarebbe bene dire che ciò che si individua nell'immagine è la sfera fotonica e non proprio l'orizzonte degli eventi che è ancora leggermente più piccolo. Se poi pensiamo che dovremmo anche tener conto di ciò che capita nei pressi di un buco nero rotante (QUI), la faccenda diventa veramente complessa e ben difficile da spiegare. Quel cerchietto nero centrale è la zona da dove non proviene segnale e dobbiamo pensarla come un qualcosa che nasconde la luce, ossia qualcosa molto simile a un'ombra.

Ciò che si vede nell'immagine è solo il materiale che circola a grande velocità attorno all'orizzonte degli eventi. Noi pensiamo a un buco nero come qualcosa di reale e concreto, ma in realtà vediamo solo un composto da plasma incandescente, che circola vorticosamente e a grande velocità intorno a una specie di ombra proiettata sul disco rotante. L'immagine è stata resa possibile a causa del calore raggiunto per attrito dal materiale al limite dell'orizzonte degli eventi e che riesce ancora a emettere nei raggi X intercettabili dai radiotelescopi. Insieme a loro teniamo in considerazione anche i fotoni che compiono le loro ultime orbite prima di essere ingoiati a causa della curvatura dello spazio tempo e che illuminano ancora di più il materiale che cade nel pozzo gravitazionale. Non dobbiamo pensiamo a un buco nero come a una massa che ostacola la vista. Non sappiamo nemmeno se esiste massa dentro all'orizzonte degli eventi e come e dove sia finita (magari in un punto piccolissimo). Ciò che possiamo vedere è il limite in cui la luce è costretta a scomparire.

Se un buco nero non stesse mangiando non potremmo assolutamente vederlo: nero su nero! Lo possiamo solo “vedere” attraverso i suoi effetti gravitazionali -o – molto meglio- la distorsione e rotazione dello spaziotempo che lo circonda.

In ogni modo, l'importante che tutto ciò che si aspettava Einstein e i solutori delle sue equazioni è stato confermato perfettamente, fino all'ultimo dettaglio.

Come per le onde gravitazionali, così per lo studio della parte nera dei buchi neri, della loro ombra (pensare di vedere il nero contro il nero di sfondo sarebbe impossibile!), è solo l'inizio per sviluppi sempre più accurati. La tecnologia può darcela... speriamo che resistano ancora menti libere e capaci di inserirla in un processo basato sulla logica e sulla conoscenza.

 

m87_black_hole_size_comparison
Per dare un'idea concreta delle dimensioni, sono state inserite l'orbita di Plutone e la posizione attuale (2019) del Voyager 1  (Fonte: Randall Munroe/XKCD)

 

Ma cosa si vede realmente in quell'immagine? Non è così semplice come sembra, ma, nel modo più semplice possibile, proviamo a spiegarlo QUI

 

QUI la pagina d'archivio dedicata ai buchi neri

2 commenti

  1. Guido

    Ma se nel guscio di spazio compreso tra la sfera fotonica e l'orizzonte degli eventi, che è una frazione significativa del volume racchiuso dall'orizzonte degli eventi (ha uno spessore pari alla metà del raggio di Schwarzschild mi pare) i fotoni spiraleggiano verso l'orizzonte di fatto non è la sfera fotonica che delimita il confine dell'invisibilità?

  2. Infatti Guido, l'ho anche scritto...  la sfera fotonica non è qualcosa che si vede, ma al limite può eccitare materia che circola nell'ergosfera che dovrebbe essere la ciambella che si vede... Comunque, in un buco rotante il concetto di sfera fotonica diventa ben più complicato di quanto non sia nel buco statico irrealistico...

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